O eixo hipotálamo-hipófise-tireóide regula a síntese, liberação e ação do hormônio tiroidiano. O hormônio liberador de tireotrofina (TRH), segregado pelo hipotálamo, estimula a síntese e liberação de tireotrofina (TSH). Por sua vez, o TSH estimula a síntese, armazenamento, secreção e metabolismo da tiroxina (T4) e da triiodotironina (T3). Mais de 99% de T4 e T3 circulam na corrente sanguínea ligados a proteínas de transporte, enquanto menos de 1% permanece livre; na maioria dos casos, esta quantidade de hormônio não ligado ou livre é indício do estado de funcionalidade tiroidiana. O T4 e o T3 livres regulam o crescimento normal e o desenvolvimento do organismo, mantendo a temperatura corpórea. Além disso, o T4 livre e o T3 livre influenciam todos os aspectos do metabolismo de carboidratos, bem como certas áreas do metabolismo de lipídios e vitaminas. O desenvolvimento fetal e neonatal também necessita de hormônios tiroidianos. Níveis decisivamente elevados de T3 total, T4 total, T4 livre e T3 livre comprovam o diagnóstico clínico de hipertireoidismo, enquanto níveis diminuídos estes hormônios, juntamente com achados clínicos adequados, podem confirmar um diagnóstico de hipotireoidismo.
